DE19525868A1 - Verfahren zum Herstellen von ringförmigen Werkstücken aus Metall mit profiliertem Querschnitt und Walzwerk zu dessen Durchführung - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von ringförmigen Werkstücken aus Metall mit profiliertem Querschnitt und Walzwerk zu dessen DurchführungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff des
Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Aus der DE 37 18 884 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei dem
die Werkstücke ausschließlich durch Pressen umgeformt werden. Hierbei
ergeben sich durch die sehr große Berührungsfläche sehr hohe
Matrizenbelastungen, die sich negativ auf die Standzeit auswirken (elastische
Verformung, Auffederung, Rißbildung). Entsprechend sind hierbei aufwendige
Matrizenvorspannungen notwendig. Außerdem können bei diesen Pressen die
erforderlichen Arbeitsvorgänge wie Beladen, Ausstoßen, Ausschwenken,
Reinigen, Schmieren und Kühlen in der Regel nur nacheinander ausgeführt
werden. Das führt zu einer naturgemäß sehr hohen Taktzeit.
Aus der DE-OS 26 11 568 ist weiterhin ein Verfahren zum Herstellen von
ringförmigen Werkstücken mit stark profiliertem Querschnitt und ein Walzwerk
zu dessen Durchführung bekannt, wobei zwei gegeneinander zustellbare und
im Winkel gegeneinander geneigte Walzen, von denen zumindest eine
angetrieben ist, das Negativ des zu walzenden Profiles aufweisen. Bei diesem
sogenannten axialen Gesenkwalzen (AGW) ist allerdings nicht die Herstellung
einer Außen- bzw. Stirnverzahnung vorgesehen und es fehlt naturgemäß eine
Matrize mit Zahnprofil.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und
eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, bei dem
die beim Pressen auftretenden hohen Belastungen vermieden werden und die
Taktzeiten verringert werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen der Ansprüche 1 und 9
angegeben. Die Unteransprüche 2 bis 8 enthalten ergänzende
Verfahrensvorschläge. In den Unteransprüchen 10 bis 15 sind zusätzliche
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.
Die erfindungsgemäße Anwendung des AGW-Verfahrens mit gegeneinander
schräggestellten Werkzeugen zur Herstellung von ringförmigen Werkstücken
mit Außen- bzw. Stirnverzahnung ermöglicht es, daß beim Walzen jeweils nur
ein Teil der Ringfläche des Werkstückes beaufschlagt wird, so daß erheblich
geringere Anpreßkräfte aufzubringen sind. Die Verzahnung wird ausschließlich
dadurch erzeugt, daß der Werkstoff radial in die verzahnte eigenständig
gelagert, ebenfalls rotierende Matrize fließt. Das Walzprofil der beiden
rotierenden Werkstücke wird zur Herstellung dieser Verzahnung nicht benötigt.
Die Matrize ist unabhängig von den beiden rotierenden Werkzeugen zu
handhaben. Sie kann erfindungsgemäß außerhalb der Walzstation mit dem
Rohling des Werkstückes verbunden werden und dann zwischen die beiden
auseinandergefahrenen Werkzeuge transportiert werden und nach Beendigung
des Walzvorganges und dem Zurückfahren der Werkzeuge gemeinsam mit
dem fertigen Werkstück aus dem Arbeitsbereich der Walzen wieder entfernt
werden. Es hat sich erfindungsgemäß als besonders günstig erwiesen, die
Matrize in einer axial ortsfesten Lagereinheit drehbar zu lagern und die
Lagereinheit auf dem Schwenkarm eines drehbaren Trägers anzuordnen, so
daß die Matrize durch eine einfache Schwenkbewegung in die Walzstation
hinein und aus ihr wieder heraus bewegt werden kann. Zweckmäßig ist es
dabei, drei radial angeordnete Schwenkarme gleichmäßig am Umfang verteilt
am Träger anzuordnen, so daß an drei verschiedenen Stationen gleichzeitig
die Vorgänge Walzen, Beladen und Entladen des Werkstücks sowie zusätzlich
die Wartungsvorgänge, Reinigen, Schmieren und Kühlen stattfinden können.
Durch diese Entkopplung der Vorgänge kann die Taktzeit erheblich verringert
werden, da insbesondere das Be- und Entladen nicht mehr in der eigentlichen
Umformstation stattfindet. Die eigentliche Walzstation besitzt damit einen
erheblich einfacheren Aufbau, dadurch daß unter anderem auf die Vorrichtung
zum Ausstoßen des fertigen Werkstückes direkt an der Walzstation verzichtet
werden kann. Außerdem wird durch die jeweils nur partielle Umformung des
Werkstückringes sehr viel weniger Kraft benötigt, um den Werkstoff in radialer
Richtung in die Matrize zu drücken.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß durch
einfache Veränderung der Symmetriebedingungen an den Werkzeugen
verschiedene auch asymmetrische Querschnitte des Werkstückes hergestellt
werden können. Durch Auswechslung der einfach herzustellenden Matrize
kann vor allen Dingen die Art der Verzahnung auf einfache Art und Weise
verändert werden.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Fig. 1 bis 4 beispielsweise
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im Schnitt die erfindungsgemäße Walzstation
Fig. 2 zeigt schematisch in der Draufsicht die Anordnung der drei Stationen
für Walzen (W), Entladen (E) und Beladen (B)
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht zu Fig. 2
Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht zu Fig. 2
Fig. 4 zeigt schematisch eine Walzeinrichtung mit nur einseitiger
Zustellung über das obere Werkzeug 22.
Gemäß Fig. 1 sind die beiden Werkzeuge 1 und 2 um den Winkel α gegenüber
der Zustellrichtung 12 geneigt angeordnet, während die axiale Symmetrielinie
11 des Werkstückes 10 senkrecht zur Zustellrichtung 12 verläuft. Das
Werkstück 10 wird in der Matrize 5 gehalten, die wiederum über das
Rollenlager 4 in dem Ende 3 des Schwenkarmes 15 drehbar gelagert ist. Die
Zahnlücken der Matrize werden axial nach oben und unten durch die beiden
Schließvorrichtungen 6 und 7 geschlossen, wobei die untere gegenüber der
Matrize 5 fixiert ist, die obere über die Feder 9 mit dem oberen Werkzeug 2
elastisch gekoppelt ist und nach dem Walzen mit diesem verfährt. Die
Verformung des Werkstückes 10 wird bestimmt durch die Profile der
Werkstücke 1 und 2, die in Zustellrichtung 12 aufeinander zubewegt werden,
bis die endgültige Form des Werkstückes 10 erreicht ist und insbesondere der
Werkstoff in radialer Richtung in die Hohlräume der Matrize 5 geflossen ist.
Das obere Werkzeug 2 besitzt an seinem Ende einen zylinderförmigen Dorn
13, der in eine entsprechende Aussparung des unteren Werkzeuges 1
hineinragt und dort geführt wird.
In den Fig. 2 und 3 ist die Walzstation W entsprechend Fig. 1 schematisch
dargestellt, wobei ein Schwenkarm 15 des Träger 14 in der Walzstation
angeordnet ist und dort über die Klemmvorrichtung 16 festgehalten werden
kann. Die beiden weiteren Schwenkarme 15 befinden sich in der Entladestation
E und der Beladestation B. Dort sind unter- und oberhalb des Schwenkarmes
Halteplatten 18 angeordnet, die die Matrize 5 festhalten, wenn das Werkstück
mit dem Ausstoßer 17 und einer Ausschiebevorrichtung entfernt wird.
In Fig. 4 ist das untere Werkzeug 21 in Zustellrichtung 20 fest angeordnet, so
daß nur das obere Werkzeug 22 zugestellt wird. Hierzu ist die Matrize 25 mit
dem Lager 24 und dem Lagerring 23 schwimmend mit einer Gleitführung 26 in
dem Gestell 27 gelagert. Bei senkrechter Drehachse des unteren Werkzeuges
21 ist die axiale Symmetrielinie 11 um den Winkel β gegenüber der
waagerechten geneigt, während das obere Werkzeug mit seiner Drehachse um
den Winkel 2 β gegenüber der Senkrechten bzw. β gegenüber der
Zustellrichtung 20 geneigt angeordnet ist. Bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren finden im wesentlichen folgende Arbeitsabläufe statt:
- 1. In der Beladestation B wird die Matrize 5 geschmiert und danach der Rohling des Werkstückes 10 und die Matrize 5 zusammengefügt, wobei der Rohling z. B. mit einer Hydraulikvorrichtung angepreßt wird.
- 2. Wenn der Träger 14 um seine Drehachse 28 um 120 Grad gedreht wird, werden Matrize und Werkstück auf dem Schwenkarm 15 in die Walzstation geschwenkt. Mit der Klemmvorrichtung 16 wird das äußere Ende 3 des Schwenkarmes 15 festgehalten. Vor Zustellung der Werkzeuge 1 und 2 wird die Matrize mit einem Hilfsantrieb 8 auf die Drehzahl der sich ständig drehenden Werkzeuge beschleunigt. Nach Beendigung des Walzvorganges und Auseinanderfahren der Werkzeuge wird die Klemmvorrichtung gelöst und die Matrize mit Hilfe des Schwenkarmes um weitere 120 Grad geschwenkt und gleichzeitig bzw. anschließend die Matrize abgebremst.
- 3. In der Entladestation wird das Werkstück 10 mit dem Ausstoßer 17 ggf. bei einer Schrägverzahnung mit gleichzeitiger Drehbewegung aus der Matrize gelöst. Anschließend kann die Einrichtung gereinigt und ggf. gekühlt werden, bevor sie wieder zur neuen Beladung gelangt.
Die erfindungsgemäße Walzstation kann sowohl wie in den Figuren dargestellt
mit im wesentlichen senkrechter Zustellrichtung aber auch in einer um 90 Grad
dazu gekippten Ausführung verwendet werden.
Bezugszeichenliste
1 unteres Werkzeug
2 oberes Werkzeug
3 äußere Ende von 15
4 Lager
5 Matrize
6, 7 Schließvorrichtung
8 Hilfsantrieb
9 Feder
10 Werkstück
11 axiale Symmetrielinie von 10
12 Zustellrichtung von 1 und 2 (senkrecht zu 11)
13 Dorn an 2
14 Träger mit Drehantrieb
15 Schwenkarm
16 Klemmvorrichtung für 3
17 Ausstoßvorrichtung für 10
18 Halteplatten
20 Zustellrichtung von 22
21 unteres Werkzeug (ohne Zustellung)
22 oberes Werkzeug (mit Zustellung)
23 Lagerring
24 Lager
25 schwimmend gelagerte Matrize
26 Gleitführung
27 Gestell
28 Drehachse von 14
α Winkel zwischen 12 und 1/2
β Winkel zwischen 11 und der waagerechten Ebene
W Walzstation
E Entladestation (eventuell zusätzlich Reinigen und Kühlen)
B Beladestation (eventuell zusätzlich Schmieren plus Kühlen)
2 oberes Werkzeug
3 äußere Ende von 15
4 Lager
5 Matrize
6, 7 Schließvorrichtung
8 Hilfsantrieb
9 Feder
10 Werkstück
11 axiale Symmetrielinie von 10
12 Zustellrichtung von 1 und 2 (senkrecht zu 11)
13 Dorn an 2
14 Träger mit Drehantrieb
15 Schwenkarm
16 Klemmvorrichtung für 3
17 Ausstoßvorrichtung für 10
18 Halteplatten
20 Zustellrichtung von 22
21 unteres Werkzeug (ohne Zustellung)
22 oberes Werkzeug (mit Zustellung)
23 Lagerring
24 Lager
25 schwimmend gelagerte Matrize
26 Gleitführung
27 Gestell
28 Drehachse von 14
α Winkel zwischen 12 und 1/2
β Winkel zwischen 11 und der waagerechten Ebene
W Walzstation
E Entladestation (eventuell zusätzlich Reinigen und Kühlen)
B Beladestation (eventuell zusätzlich Schmieren plus Kühlen)
Claims (15)
1. Verfahren zum Herstellen von ringförmigen Werkstücken aus Metall,
vorzugsweise Stahl mit profiliertem Querschnitt, vorzugsweise mit
außenliegender Schrägverzahnung, wobei von einem Rohteil
ausgegangen wird, dessen Außendurchmesser etwa dem
Fußkreisdurchmesser der Verzahnung entspricht und der Werkstoff radial
in eine verzahnte Matrize fließt, die zusammen mit einer
Schließvorrichtung einen geschlossenen Raum bildet und wobei die
Matrizentiefe der Zahnbreite entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) das Umformen durch zwei rotierende Werkzeuge geschieht die,
- b) vorzugsweise in gleichem Winkel, zum Werkstück geneigt angeordnet sind, wobei
- c) mindestens ein Werkzeug senkrecht zum Werkstück zugestellt wird und
- d) die Matrize in einer zumindest axial ortsfesten Lagereinheit um eine in Zustellrichtung verlaufende Drehachse rotiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß Rohteil und
Matrize außerhalb des Arbeitsbereiches der rotierenden Werkzeuge
zusammengefügt und/oder getrennt werden und mit der Lagereinheit in
den bzw. aus dem Arbeitsbereich bewegbar sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lagereinheit um eine in Zustellrichtung verlaufende Achse drehbar ist.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lagereinheit während des Walzvorganges
ortsfest gehalten wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß während des Walzvorganges in zusätzlichen,
vorzugsweise zwei, Lagereinheiten und/oder Matrizen das Be- und
Entladen der Werkstücke sowie die Wartungsvorgänge vorgenommen
werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrizen
vor dem Walzvorgang auf die Drehzahl der Werkzeuge beschleunigt
und/oder nach dem Walzen abgebremst werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe
der beiden rotierenden Werkzeuge synchronisiert sind.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Drehzahlen der beiden Werkzeuge entsprechend den
Symmetriebedingungen des Werkstückes variiert werden.
9. Walzwerk zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche bestehend aus
- a) zwei, vorzugsweise mit gleichem Winkel, zum Werkstück (10) geneigt angeordneten, um ihre Längsachse rotierenden Werkzeugen (1, 2, 21, 22), wobei mindestens ein Werkzeug (1, 2, 21) in Zustellrichtung (12, 20) bewegbar ist,
- b) einer Matrize (5) mit Innenverzahnung, die zusammen mit einer Schließvorrichtung einen geschlossenen Raum für das Werkstück bildet, wobei die Matrizentiefe der Zahnbreite entspricht und
- c) einer zumindest axial ortsfesten Lagereinheit, in der die Matrize (5) um eine in Zustellrichtung (12, 20) verlaufende Achse drehbar gelagert ist.
10. Walzwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lagereinheit über einen Schwenkarm (15) mit einem Träger (14)
verbunden ist.
11. Walzwerk nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der
Träger (14) um eine in Zustellrichtung (12, 20) verlaufende Achse (28)
drehbar gelagert ist und, vorzugsweise drei, gleichmäßig am Umfang
verteilt angeordnete Schwenkarme (15) trägt.
12. Walzwerk nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß bei Zustellung nur eines Werkzeuges (22) die
Matrize (25) schwimmend gelagert ist.
13. Walzwerk nach mindestens einem der vorhergehenden
Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Werkzeuge (1, 2) einen gemeinsamen Antrieb besitzen mit axialkraftfreier
Verzahnung, vorzugsweise aus an sich bekannten Kronenrädern.
14. Walzwerk nach mindestens einem der vorhergehenden
Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden
Werkzeuge (1, 2) am werkstückseitigen Ende einen kegel- oder
zylinderförmigen Dorn (13) besitzt, der in eine entsprechende Aussparung
des gegenüberliegenden Werkzeuges hineinragt.
15. Walzwerk nach mindestens einem der vorhergehenden
Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (5)
einen mit dem Schwenkarm (15) und/oder dem Träger (14) verbundenen
Hilfsantrieb (8) besitzt.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19525868A DE19525868A1 (de) | 1995-05-30 | 1995-07-15 | Verfahren zum Herstellen von ringförmigen Werkstücken aus Metall mit profiliertem Querschnitt und Walzwerk zu dessen Durchführung |
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DE59601090T DE59601090D1 (de) | 1995-05-30 | 1996-05-25 | Verfahren zum herstellen von ringförmigen werkstücken aus metall mit profiliertem querschnitt und walzwerk zu dessen durchführung |
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Publications (1)
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---|---|
DE19525868A1 true DE19525868A1 (de) | 1996-12-05 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19525868A Ceased DE19525868A1 (de) | 1995-05-30 | 1995-07-15 | Verfahren zum Herstellen von ringförmigen Werkstücken aus Metall mit profiliertem Querschnitt und Walzwerk zu dessen Durchführung |
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- 1996-05-25 DE DE59601090T patent/DE59601090D1/de not_active Expired - Fee Related
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